SELECTIOM DES SYSTEMES. CHOIX DES CONDITIONS EXPERIMENTALES RESULTATS

Notre choix s'est porté sur des systèmes pour lesquels nous connaissions par des expériences antérieures les dis­ tributions angulaires J de masses et d'énergies des fragments de quasi-fission (voir préliminaires et section I).

1. Le système Cu + Au à 443 MeV.

-Parmi les systèmes à notre disposition Cu + Au à 443 MeV présentait divers avantages pour réaliser une première mesure.

1° ) La section efficace de quasi-fission est importante (1000 à 1250 mb suivant qu'on admet ou non une contribution de la fusion-fission).

2°) Les moments angulaires impliqués dans le processus CTI s'étendent jusqu'à 175 .

Ces deux premières caractéristiques justifient le choix effectué puisqu'elles conduisent à la détection d'un grand nombre de rayons y qui sont en coïncidence avec les fragments CTI.

3®) Les pourcentages de moments angulaires transférés dans le cas du collage (40% pour des sphères rigides) et du roule­ ment (23,6%) sont suffisamment différents pour trancher entre ces deux hypothèses. Cela est évidemment dû au fait que les masses du quasi-Cu et du quasi-Au sont très différentes.

-Comme annoncé dans la partie expérimentale, les fragments CTI ont simplement été caractérisés par leurs énergies ciné­ tiques. Le positionnement d'un détecteur B. S. à

près de l'angle d'effleurement (54 + S°2.abo^ maximum de la distribution angulaire de quasi-fission se justifie par

la quantité et les grands paramètres d'impact des produits CTI émis dans cette région. Quand au second détecteur B.S. on l'a placé à dans une zone où les fragments de quasi-fission sont aisément séparables des produits quasi élastiques. Les grandes ouvertures angulaires de ces deux détecteurs étaient telles que la distribution angulaire de quasi-f issioii a été presqu ' entièrement couverte.

Rappelons que le souci d''éliminer correctement la contri­ bution des n a guidé en partie la disposition , des détecteurs Nal qui ont été placés à 60 cm de la cible pour que les temps de vol des n et y soient fortement différents. Pour des rai­ sons invoquées au Chapitre I, dans le plan un détecteur a été placé à 90°, , et un autre à 158°, , . Le troisième

détec-^ labo labo

teur a été suspendu perpendiculairement au plan de la réaction pour évaluer 1’anisotropie de l'émission y

-Résultats exnérimentaux.

Nous reportons d'abord les résultats des mesures de la M . A ce niveau aucune hypothèse n'intervient, les seules sources d'erreurs possibles sont : l'efficacité des détec­ teurs, l'élimination des éléments correspondant à des neu­ trons, la position du seuil en énergie sur les spectres des rayons y et les correspondances entre les canaux des spectres simples et corrélés. Nous n'affectons pas les valeurs des

d'une barre d'erreur dont la grandeur est difficile à estimer avec rigueur. Nous préférons renvoyer à la comparai­ son des multiplicités que nous avons mesurées pour la fission

2 5 2

du Cf avec celles obtenues par des moyens plus adaptés à ce cas particulier par d'autres auteurs. La valeur approxi­ mative de l'erreur s'élève à 20%.

a) _'iab 49’’

7i2.“’"6 : â) Sp^zzzi d'l“érgis dis frag'sienss dâcicsés à lab 1 « 3 . S .

b ) < M-, > sorrispocdaaï aux produits da la Tig.a), Ifis ;rai:s fins adï î:é ob:eaus pour las produirs Izis iaas la plar. ia

(aoyenaa da 153’ er 90°) ar avec cae efficacirâ 2:076^ = 2 (3»b,7 10 ■*)> las rrairs épais ac csari.ius ccrrespop.dacc aux nà~as prcducrs apres décccvolarica (il a rail a re;r5upar plusieurs rrnas pour appliquer carre rachcipue, las rrairs épais er poiarillas c0rra spouda a : aux pro­ duira énis à 90’ du ?laa da raacriou er après décoavolurrcu.

A»W 01 SL ,01 ,0L sO^ ,01

- LLl ’

Les Fig.n°76 et 77 reprennent l'ensemble des résultats pour les deux angles de détection des produits qui sont par­ tagés en diverses catégories selon leur énergie cinétique. A remarquera la très faible multiplicité associée aux corps de diffusion élastique ou quasi élastique.

Le spectre en trait fin est obtenu à partir d'un rende--4

ment de détection moyen de 4,7 10 , Les zones sont dimen­ sionnées de manière à contenir environ 10.000 événements

corrélés. Pour déconvoluer les spectres d'énergie des rayons Y» le groupement de plusieurs catégories s'est imposé, les multiplicités ainsi obtenues sont tracées en gros trait sur

les figures. On voit que cette méthode résulte en un très léger abaissement de . Pour le détecteur hors plan ces derniers résultats sont aussi repris sur les figures (courbes en gros tirets) et sont inférieurs à ceux relevés dans le plan (8 à 10%)sauf pour les produits peu relaxés recueillis à 35° , où l'écart atteint 15%.

labo

On n'a pas constaté d ' anisotropie dans le plan supérieu;re à 3% et les spectres des Nal placés à 90 et sont con­ fondus .

Nous oublierons dorénavant les produits de la tranche de plus faible énergie à ^5°(E^^^^<100 HeV), ils correspondent à un mélange de quasi-Au, et d’Au élastique quasi élastique. Nous ne discuterons pas non plus la des produits d'énergie inférieure à 170 MeV recueillis à 49°, des fragments de fis­ sion séquentielle de l'Au existent aussi à cette énergie incidente .

Dans la Table n°14, sont rassemblés les intermédiaires de calcul du spin des fragments à partir de la multiplicité mesurée. Les hypothèses sous-jacentes ont été détaillées aux Chapitres I et II. Notons que pour déterminer le nombre de n émis par chacun des fragments nous avons laissé à la fin du processus d'évaporation une énergie d'excitation rési­ duelle suffisante pour que les rayons y emportent chacun 1 l'eV en supposant que le moment angulaire est grosso modo

E C T (KeV>

U

’y <2 > Q,

(MeV) (MeV) CMeV) ^'’l

V* ''tôt tôt rein “n (HeV) “n (MeV) ANGLE LABO 49° 264 (Aj=63) 12,1 27 -5 16 51 1,0 4,3 5,3 4,8 2.0 10,2 27,1 162 (Aj=63) 13,9 27 -5 41 128 _3.2 10,4 13 , D 13,7 _3,1 11,5 38,6 222 A^=A^=130 13,9 54 + 65 100 _7,2 15,5 16,5 3,s 12,2 40,5 ANGLE U30 3S» 217 ■ (Aj=63) 17,7 27 -5 23 86 2,2 6,7 8,9 9,0 2,7 10,8 40,9 14'8 (Ajî63) 14,6 27 -5 44 139 3,4 11,0 14,4 15,0 3 ,3 11,7 40,7 175 Ai-Al-iso 14,6 54 + 85 123 9,2 18,4 20,5 3,7 12,6 44,7

Table r.°l*> : Cu + Au à. U43 MeV. et calcul du Bomenx angulaire aJ trans­ féré aux fragnents de la réaction sous forme de spin. Trois catégories de produits sont considérées, pour l'asymétrie de la voie d'en­ trée on a distingué les corps peu et très relaxés, pour une fragmentation symétrique seuls ces derniers sont envisagés. Le calcul des nombres ce n v^, Vj^ et v^^^ évaporés suppose une répartition de l'énergie d'excitation en pro­ portion des .masses des produits (îj* et üi*), les énergies de liaison et le Q

“ ( 9u )

de la reaction sont pris dans la Table de Myers en admettant que l'equi-

N

libre -J est atteint les énergies cinéticues des n sont estimées a deux fois la température nucléaire (1= est extrapolé des

résul-/rtri „ .'■O'.

tats expérimentaux de Tamain et al est l'énergie cinétique moyenne des n et l'énergie moyenne totale emportée par n. Il a été considéré que les y évacuent chacun 1,6 fi en moyenne et aux n est attribué un spin de 1 f.. 0^ = t,7 10 avec un seuil placé à 400 KeV.

distribué entre les deux produits à raison d’1/3 pour le léger et 2/3 pour le lourd, et à condition qu'il reste au moins 5 MeV d’énergie d'excitation sur le léger car il faut bien que le noyau évacue l'énergie restante après l'évapora­ tion des n. Ces approximations grossières portent sur moins d'un neutron et ne risquent d'affecter qui, par ailleurs est comparé dans le Tableau aux valeurs expérimentales

extra-(95)*

polées des résultats de Tamain et al obtenus à 400 MeV. Faisons encore remarquer que les valeurs calculées se rap­ portent à une asymétrie de la voie de sortie identique à

celle de la voie d'entrée sauf que l'isospin correspond à une énergie goutte liquide minimale pour le système composite considéré comme deux gouttes liquides tangentes. Le <AJ> cal­ culé n'est donc qu'une valeur approchée du<AJ>réel qui se rapporte à une multitude de produits d'énergies et de masses différentes. Pour les produits relaxés en énergie nous

avons considéré en plus le cas d'un transfert de masse complet, la réalité correspondant au mélange de produits appartenant à tous les stades intermédiaires.

L'analyse des données de cette première mesure nous a conduits à réduire la distance des détectf^ur/Mal dans les ex­ périences suivantes. A 30 cm la discrimination des n et des rayons y est encore suffisante et ce rapprochement des détec­ teurs Nal a permis l'écartement des B.S et la mesure du temps de vol des fragments comme expliqué au Chapitre I, Pour les systèmes suivants les produits CTI ont donc été caractérisés par leur énergie et leur masse, la résolution sur cette der­ nière étant meilleure que 5 u.m.a. pour le quasi-projectile.

2. Le système Cu + A.u à 3 65 MeV.

Le système Cu + Au est encore très indiqué pour étudier la relation entre transfert de masse et de moment angulaire puisque la force de dérive pousse fortement la cible à céder des nucléons au projectile (voir préliminaires).

Nous avons choisi une énergie plus faible; 365 MeV, c'est- à-dire 1,1 fois la barrière coulombienne. Par rapport à

443 MeV, la section efficace est réduite d'un facteur 3, et le moment angulaire initial moyen est deux fois plus pe­ tit, Le changement de géométrie (configuration II) réduit

encore de '^6% le nombre d'événements enregistrés en coïncidence Donc au total un nombre d'ions incidents donné conduit à 10 fois moins d'événements corrélés que dans l'expérience à 443MeV Les arguments qui nous ont néanmoins déterminés à bombarder à plus basse énergie sont les suivants :

1°) Recul à l'angle d'effleurement, il en résulte une disparition quasiment totale du mélange d'événements provenant d'angles positifs et négatifs et un ralentissement des produits. Compte tenu de la faible longueur de la base de temps de vol que nous avions délimitée (13 cm) cet effet n'était pas négligeable sur la résolution en masse.

2°) Diminution de la largeur de la bande d'ondes partielles impliquées dans le processus CTI (0 à 75) et (26 à 75) selon qu'op admet ou non la présence de fusion-fission, per­ mettant des conclusions plus précises sur le pourcentage de moment angulaire transféré aux fragments.

3°) Abaissement de l'énergie d'excitation réduisant de 6 uni­ tés le nombre de neutrons évaporés et ainsi l'incertitude sur le moment angulaire total emporté par ces particules.

Pour les mêmes raisons qu'à 365 MeV les coïncidences ont été enregistrées pour les produits émis près de l'angle d'ef­

fleurement et en avant de celui-ci La me­

sure complémentaire à l'arrière avait pour but l'ap­ port d'un nouvel élément à la discussion de l'origine des événements émis en arrière de l'angle d'effleurement.

Nous nous sommes principalement intéressés à la variation de M^ avec le transfert de masse particulièrement favorisé dans ce système (voir préliminaires). La distribution des

Ml

120 100 80 63 60 50 40

Fig .a’78 : trois angles

6 3 1S 7

Système Cu+ Au i 365 MeV. en tonction trie de masse des fragments de quasi-fis sion

différents. de dé 1 * asymé- ec tés a A, . /"‘■l ÎCT (MeV; Q c::ev) • M “1 (HeV) .X “L C'eV) ''i ^V L V ' ’v (£0°) y “y (30« ) V **v icc“ ; “y Cü) 1,0 3»i 21S 35 7U 7U _{2 , i 3.3 10,3} ' î •» _{- *• 1 ' 12,3 33,£} 1,5 44 209 5ô 30 '^.2 5,3 10.3 ^{' *1 7}• - » - 11,3 30.3 2,0 37 206 47 7 9 ₂ J - 5.1 10,3 1*., •>' 10,3 25,3 2,5 32 2C3 20 27 5 7 _{2.0 5.1} 3.7 10,5 10.1 10.1 2S ,3 3 ,0 :3 20C 1 20 33 _1,^ ■*,3 • , «. 3,3 9 ,0 _{3 ,“} 22 ,5 3,1 27 200 13 54 ₃ 0 "*_{- ) ■ 3 ,3 3.0 21,2} “,0 23 :93 10 33 3,5. 2,^ 3 *1 3.3 ' > » ^3,a 13,1 C 1 _{13 19 ô -55 3} -0 1 3,3 3 ,1 S , 5 ^{T 3} _{‘ 1 ■' i'^,:} * » •*' 13 13« • 9 4 -2 -3 X ;< _{• »} X A 3.7 ,7

* Au à. :53 • -îs- -a T.cver.r.e Zés valeurs mesu­ rées îcur les revers émis an colncioance avec las

frag-înts zéza--S â -V, ■’i -3 la .àmain am

iar.3 Id Tarie n’

sert ui-cu-as i partir ses as à-tres syrr.rcles m la r.êr.9 si'r.iiica-

événements en catégories est donc évidente. Les résultats sont présentés sur la Fig.n°78 et repris dans la Table n°15. Le nombre total de n émis pour une énergie d'excitation donnée ainsi que leur répartition en v. et v ont été empruntés aux résultats expérimentaux de Tamain et al . La valeur de utilisé'^ pour calculer <AJ> est la moyenne de celles mesurées à 50°, 80° et 100° , .

’ ■ labo

3. Le système Ar + Au à 227 MeV.

La troisième expérience fut menée sur le système Ar + Au à 227 MeV qui a la propriété essentielle de présenter simulta­ nément le5phénomènes de fusion-fission et de transferts très inélastiques avec des sections efficaces de grandeurs compa­ rables = 350 mb, Oq'j-j = 550 mb), les produits correspon­ dants étant aisément séparables sur base de leurs masses (voir section I).

Des mesures de M^ n’avaient jamais été réalisées aupara­ vant sur des fragments de fission à haut moment angulaire, et nous souhaitions disposer de résultats expérimentaux sur ce problème pour comprendre la destruction de l'alignement des moments angulaires des fragments sur celui de la réaction obi servée dans la première expérience Cu + Au à 443 MeV (voir Chap, IV).

Au point de vue des collisions très inélastiques, le sys­ tème présente deux particularités intéressantes pour l'étude du transfert de moment angulaire :

1°) La bande d'ondes i responsables du processus CTI est étroi­ te (72 à 80) ce qui rend très significative la comparaison des valeurs expérimentales et théoriques de la quantité de m*o- ment angulaire dissipée ainsi que la valeur de l'énergie maxi­ male de la bosse yrast.

2°) Par opposition au système Cu + Au la tendance au transfert de masse est très faible (voir Fig.n°13).

Elastiques (juasi élastiques I fi0ïr:ï2()'J 31<A<53 0,3 0,2 0,3 188 18,0 2 0,5 2,2 0 0 0 0,5 C'1'1 non relaxé 150sE<l/y 47<AïS4 6,3 7,9 4,6 7,1 160 21,4 17 9,7 36,0 0,5 3,5 4,0 1,8 8,7 16,8 (TI non fxîlaxé

113sE<149 3UA<46 7,1 8,9 6,7 8,0 120 16,5 -8 9,9 50,8 0,5 4,4 4,9 2,0 10,4 19,3 en total 113ïEï179 3KAi;S4 6,7 8,3 5,6 7,5 137 18,2 0 9,3 42,4 0,4 3,8 4,2 2,0 9,8 17,7 ris.sion syiiyétrique Ul<EÿlOO n0{:AÿJ2() 8,7 11,2 11,2 10,0 196 48,5 113 52,9 52,9 4,7 9,3 2,7 10,3 27,3 rinsion asymétrique iini:n')0 75M<Un 9,0 11,8 11,8 10,4 171 38,1 98 44,9 70,8 4,3 6,6 10,9 2,8 9,7 29,6 !'Ls.sior; totale 75ïKtl90 75«Ai 120 8,9 11,7 11,7 10,3 176 40,2 103 47,6 68,1 4,4 6,0 10,4 2,7 10,2 28,9

'i'ARLE n°lG : Ar + Au à 227 MeV. des produits CTI et des fragments de fission et calcul de AJ. I.e nombre de n est calculé comme pour la "IVible n° 14 et les divers symboles ont la même signification.

= 1,75 10 ^ avec un seuil placé à 300 KeV.

1

8

3°) Le rapport des masses des fragments lourds et légers 19 7

conduit à un transfert de 50% de moment angulaire dans l'hypothèse du collage de sphères rigides à opposer aux 29% pour le roulement.

Un seul angle pour la détection des fragments suffit à observer les phénomènes souhaités, nous avons choisi

au maximum de la distribution angulaire du processus CTI.

Les résultats sont donnés dans la Table n°16 où le détail des calculs analogues à ceux des autres expériences est aussi présenté.

Puisque le système Ar + Au présente aussi la particularité de donner naissance à des produits incomplètement relaxés à tous les angles nous en avons profité pour suivre le transfert de moment angulaire en fonction de la perte d'énergie. Pour cela on a fixé l'asymétrie de masse à celle de la voie d'en­ trée, les des produits correspondants ont bien entendu .été obtenus par interpolation pour la masse 40 où la traîne de diffusion élastique est gênante. Les résultats sont présentés sur la Fig.n® 79, La courbe inférieure relative aux fragments de fission est donnée à titre de comparaison. Les M et le. calcul du moment angulaire emporté par les n sont rassemblés dans la Table n°17 pour les produits CTI et dans la Table ri°18 pour les fragments de fission.

4. Remarque : Influence du seuil en énergie des rayons y , Dans le cas du système Ar + Au à 227 MeV, en passant de 300 KeV à 400 KeV, croît de 6%, et diminue de 5% pour les produits CTI non relaxés, de 9% pour les relaxés. En fis­ sion on observe une décroissance de 4% pour tous les produits.

r “lab (.MeV) */ "y TO'T (.MeV) -M “1 (MeV) ^L (MeV) V. L '’tot pcin (MeV) “n (MeV) ^AJ> en) 110 4,2 99 14 68 1,0 5,0 7,0 2,2 9,8 14,6 120 5,5 109 12 60 1,0 S ,3 6,3 0 *1 _{9.7 16,2} 130 6,7 119 10 52 0,5 4,5 5 ,0 2,0 10,5 17,1 140 _7.1 130 9 43 0,4 3,7 _{4,1 1,9} 10,3 16,9 ISO _7,1 140 7 34 0,2 2.9 3,1 _1,7 10,9 15,9 160 6,5 151 5 25 0 _{1,9 1,9} 10,4 13,6 170 5,3 161 3 17 0 _1,1 ’ 1,1 10,8 10,6 180 2,0 172 2 8 0 0,3 0,3 - - 3,5

TA3LE n° 17 : Ar + Au à 227 KeV. Variation de M avec l'énertie ciné--- Y

tique totale des produits CTI et calcul de<AJ7, le Q de

la réaction et les énergies de liaison des n correspcndent à l'équili­

bration du rapport N/Z pour Aj^ = 40 et A^ = 197, Mêmes symboles que dans

la Table n° 14 (n^ = l,75 10”^ avec un seuil place' à 300 KeV).

^lab (MeV) M Y ^ECT ‘'tôt - '^tot pe in “n (KeV) (MeV) <àJ> ( ^ ) 110 S ,0 140 30 6,6 13,2 3,3 11,5 22,2 120 6,4 155 73,3 6,1 12,2 3,1 11,2 23,7 130 7,8 170 65,3 5 ,6 11,2 3,1 10,8 25,2 140 8,3 ISS 58,3 5,1 10,2 2,7 10,5 25,1 150 9,3 200 50,8 4,4 8,8 7 10,5 25,5 iôo 10,2 216 42,3 3,8 7,5 2,6 8,7 25,9 170 11,0 232 3u ,8 _3,1 6,2 2,1 9,6 26,0 180 11 3 257 22,3 1,9 3,8 2,1 8 ,6 24,1

TABLE n° 13 : Ar + Au à 227 MeV. M et AJ des frasments de fission

■--- Y

symétrique en fonction de leurs énergies cinétiques

"totales. Mêmes symboles que dans la Table n° 14, =1,7 5 10 “ avec

I25 150 175

E|ab(MeV)

Fi^.N°79 : Système ^ ^ Au â 227 MeV. <iJ> en fonction de l’énergie cinétique des produits CTI de masse 40±2 (Fig. du bas) et des produits de fission de massa 115*5 (Fig.du haut). Les courbes en

traits pleins servent à guider l'oeil, celles an tirets tiennent compte en plus de l'évaporation des n. Les points-tirets indiquent le moment angulaire qui serait communiqué à deux ellipsoïdes déformés pour rendre compte de l'ECT des fragments dans une configuration de collage.